2024年車載800V高壓平臺(tái)產(chǎn)業(yè)研究:800V推動(dòng)超快充與能耗革命成為純電發(fā)展分水嶺,引發(fā)產(chǎn)業(yè)空間全面升級(jí)

2024年車載800V高壓平臺(tái)產(chǎn)業(yè)研究:800V推動(dòng)超快充與能耗革命成為純電發(fā)展分水嶺,引發(fā)產(chǎn)業(yè)空間全面升級(jí)

linwanting 2025-03-23 微博 34 次瀏覽 0個(gè)評(píng)論

1.1. “800V”是提升快充速度、降低能耗、減少續(xù)航焦慮的有效 手段

800V 高壓平臺(tái)指整車高壓電氣系統(tǒng)電壓范圍在 550-930V 區(qū)間的系統(tǒng), 是提升電動(dòng)汽車補(bǔ)能效率、能耗表現(xiàn)的解決方案。在新能源汽車普及過(guò) 程中,續(xù)航和補(bǔ)能效率是兩大難題,目前已有提升補(bǔ)能效率、解決補(bǔ)能 焦慮的方式主要有以蔚來(lái)為代表的換電模式、以特斯拉為代表的大電流 充電模式和以保時(shí)捷等為代表的大電壓充電模式。

對(duì)于充電補(bǔ)能的電動(dòng)車而言,充電速度的提升本質(zhì)上即為提高充電功率, 提升快充功率主要通過(guò)提升電壓和電流來(lái)實(shí)現(xiàn)。在新能源車充電過(guò)程中, 充入的電量——總功(W)為充電功率(P)和時(shí)間的乘積,即 W=P×t, 在電池容量(總功 W)相同的情況下,若想縮短充電時(shí)間需要提升充電 功率。而根據(jù)功率公式 P=U×I,提升電功率 P 可通過(guò)提升電壓 U 或提升 電流 I 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 增大電流將帶來(lái)散熱安全和充電損耗問(wèn)題。400V 架構(gòu)下要達(dá)到 300 kW 的超快充功率需要將電流提升至 750A。但電流增大會(huì)帶來(lái)充電安全問(wèn) 題:根據(jù)焦耳定律 Q=I²Rt,電阻 R 不變時(shí),電流的平方與電流通過(guò)導(dǎo)體 產(chǎn)生的熱量成正比,即在相同時(shí)間 t 內(nèi)電流 I 每提升一倍,產(chǎn)生的熱量 Q 為四倍,大電流方案勢(shì)必對(duì)充電設(shè)備和電池散熱產(chǎn)生巨大壓力。 大量發(fā)熱還會(huì)造成能量損失,損害快充經(jīng)濟(jì)性。充電電流在超快充領(lǐng)域 的提升潛力有限。因此在當(dāng)前新能源車 400V 架構(gòu)下,普遍峰值功率為100 kW,對(duì)應(yīng) 250A 電流、在 20%-80% SOC(State of Charge,充電狀 態(tài))快充區(qū)間的充電時(shí)間約為 30 分鐘和 1C 的充放電倍率。 提高充電電壓是實(shí)現(xiàn)超快充的重要思路。若提升電壓至 800V,即便在保 持國(guó)標(biāo)上限 250A電流的非 800V普通快充樁下,即可實(shí)現(xiàn)接近 200 kW、 2C 充放電倍率的快充,獲得較普通 400V 平臺(tái)多一倍的充電功率。對(duì)于 一款 700 km 續(xù)航的電車而言,800V 平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)充電 15 分鐘續(xù)航近 400 km 的體驗(yàn),續(xù)航焦慮較 400V 平臺(tái)將大幅緩解。

1.2. “800V”平臺(tái)中整車電子電器承壓水平相較于“400V”有質(zhì) 的提升

800V電壓系統(tǒng)核心區(qū)別在于整車電子器件承壓限度需從原來(lái)的400V提 升到 800V。當(dāng)前新能源汽車電氣架構(gòu)主要采用 400V 平臺(tái),工作電壓約 在 230V-450V 之間,800V 電壓平臺(tái)相較于 400V 平臺(tái)的核心區(qū)別在于整 車電子電器承壓水平從 400V 躍升至 800V。電動(dòng)汽車的核心在于其三電 部件:電池、電控、電機(jī),800V 高壓架構(gòu)的應(yīng)用對(duì)于其三電技術(shù)以及其 他功率器件、電子零部件的耐壓、損耗、抗熱都提出了新的要求,也帶 來(lái)了新的技術(shù)革新。

電池:高電壓會(huì)使得充電時(shí) Li+無(wú)法正常等量嵌入負(fù)極而產(chǎn)生“析鋰 現(xiàn)象”,容易引發(fā)電池容量衰竭,因此高電壓對(duì)電池材料、控制精度 提出了更高的要求,以減少副反應(yīng)的發(fā)生;

電控:核心部件在于功率半導(dǎo)體器件。主流的 Si-IGBT 在 450V 平 臺(tái)下的耐壓值一般為 650V,若汽車電氣架構(gòu)升級(jí)到 800V,考慮開(kāi) 關(guān)電壓開(kāi)關(guān)過(guò)載等因素,耐壓等級(jí)需達(dá) 1200V,而 SiC 具有實(shí)現(xiàn)高 功率密度與優(yōu)化系統(tǒng)總成本的優(yōu)點(diǎn),天然適合高壓平臺(tái),但目前在 產(chǎn)能、成本上尚處劣勢(shì),未來(lái)有望替代 Si-IGBT 實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體器 件的升級(jí)換代;

電機(jī):電機(jī)控制器供電為變頻電源,電機(jī)軸兩端有軸電壓,若軸電壓過(guò)高,容易擊穿油膜形成回路,進(jìn)而軸電流出現(xiàn)導(dǎo)致軸承腐蝕, 此外,軸承防腐蝕工藝也需進(jìn)一步升級(jí)以滿足高壓環(huán)境;

除三電器件以外,OBC、空調(diào)壓縮機(jī)、DC/DC 以及 PTC 等均需重 新適配以達(dá)到 800V 高壓的要求。

1.3. 三大主流技術(shù)方案并行,短期來(lái)看優(yōu)劣各具

目前 800V 架構(gòu)的主要技術(shù)方案有:全域 800V 架構(gòu)、新增 400V-800V DC/DC 升壓、400V 動(dòng)力電池串并聯(lián)。新增 400V-800V DC/DC 升壓的模 式能夠兼顧整車成本和驅(qū)動(dòng)效率的平衡,但電壓經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換以后會(huì)造成能 量的損失。400V動(dòng)力電池串并聯(lián)的方式是短期內(nèi)見(jiàn)效最快的一種模式, 投入也較低,但是電池用量提升會(huì)增加電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度,并且 電池成本也會(huì)增加,長(zhǎng)期帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益并不高。全域“800V”作為真正 的 800V 架構(gòu),相比于其余兩種“半 800V”方案,具備能量轉(zhuǎn)化更高、重 量更輕的優(yōu)勢(shì),但由于短期內(nèi)零部件成本較高,是車企未來(lái)著重攻克的 一大方案。

2.1. 新能源車滲透率突破 40%,“續(xù)航+性能”雙提升成為用 戶首要關(guān)注點(diǎn)

2024年車載800V高壓平臺(tái)產(chǎn)業(yè)研究:800V推動(dòng)超快充與能耗革命成為純電發(fā)展分水嶺,引發(fā)產(chǎn)業(yè)空間全面升級(jí)

2.1.1. 當(dāng)下新能源汽車滲透率持續(xù)攀升,進(jìn)入激烈競(jìng)爭(zhēng)階段

中國(guó)新能源車滲透率已達(dá) 40%,正進(jìn)入成長(zhǎng)期到成熟期過(guò)渡的激烈競(jìng)爭(zhēng) 階段。根據(jù)乘聯(lián)會(huì),2023 年 11 月國(guó)內(nèi)新能源汽車滲透率已突破 40%, 根據(jù)起點(diǎn)研究院預(yù)測(cè),至 2030 年中國(guó)新能源汽車滲透率或提升至近 80%, 未來(lái)數(shù)年將經(jīng)歷從成長(zhǎng)期到成熟期的過(guò)渡階段,潛在客群轉(zhuǎn)化難度加大、 技術(shù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將不斷加劇。

2.1.2. 頻繁價(jià)格戰(zhàn)、車型迭代加速背景下,強(qiáng)化“量產(chǎn)能力”是應(yīng)對(duì)高強(qiáng) 度競(jìng)爭(zhēng)的必要手段

提升量產(chǎn)能力是實(shí)現(xiàn)降本增效應(yīng)對(duì)未來(lái)激烈競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。2023 年以 來(lái),國(guó)內(nèi)智能汽車產(chǎn)業(yè)一方面面臨價(jià)格戰(zhàn)頻發(fā)、不同車型銷量排行榜變 動(dòng)頻繁、技術(shù)創(chuàng)新速度和新車型迭代周期加快的激烈競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境;另一方 面,面對(duì)全球范圍內(nèi)新能源補(bǔ)貼、牌照等政策退坡,一級(jí)市場(chǎng)融資降溫 的背景,產(chǎn)業(yè)鏈利潤(rùn)率受到較大考驗(yàn),通過(guò)提升量產(chǎn)能力以在制造端“降 本增效”將是未來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈在競(jìng)爭(zhēng)中保持良好“防御力”的關(guān)鍵。降本使得企 業(yè)在頻繁價(jià)格戰(zhàn)中保持經(jīng)驗(yàn)策略靈活性和生存空間,增效帶來(lái)降本,效 率提升又有助于企業(yè)快速迭代新的產(chǎn)品以滿足更多細(xì)分場(chǎng)景的差異定 位和友商競(jìng)爭(zhēng)。在此過(guò)程中,“800V 平臺(tái)”大規(guī)模上車能夠降低汽車系統(tǒng) 成本,最終幫助產(chǎn)業(yè)鏈形成更高的量產(chǎn)能力。

2.2. “續(xù)航焦慮”仍是當(dāng)下新能源汽車滲透的首要挑戰(zhàn)

目前無(wú)論整體新能源車主還是新勢(shì)力車主,“續(xù)航”均是其購(gòu)車的首要關(guān) 注點(diǎn)。根據(jù)羅蘭貝格消費(fèi)者調(diào)研數(shù)據(jù),整體新能源車主購(gòu)車較關(guān)注的車 輛能力上,“續(xù)航”指標(biāo)占比達(dá) 21.16%排名首位;新勢(shì)力車主(包括蔚來(lái)、小鵬、理想、特斯拉)群體雖在智能化上關(guān)注的比重大幅提升,但“續(xù)航” 的關(guān)注度仍達(dá) 19.51%,與智能化不相上下。表明“續(xù)航焦慮”仍是當(dāng)下 影響新能源汽車購(gòu)買最重要的關(guān)注點(diǎn),解決續(xù)航焦慮是下一階段智能汽 車產(chǎn)業(yè)需要解決的最重要的問(wèn)題之一。

細(xì)分來(lái)看,國(guó)內(nèi)新能源車主正從“里程焦慮”轉(zhuǎn)向“補(bǔ)能焦慮”。當(dāng)前純電 車 600-700 km 續(xù)航已能應(yīng)付絕大多數(shù)出行場(chǎng)景,“里程焦慮”開(kāi)始向“補(bǔ) 能焦慮”轉(zhuǎn)變:根據(jù)億歐智庫(kù)調(diào)研,新能源車主對(duì)充電前排隊(duì)時(shí)間、充電 時(shí)間的關(guān)心比例分別達(dá) 48%、34%,同時(shí)為了節(jié)省時(shí)間 20%和 6%的車 主愿意支付額外費(fèi)用或選擇更遠(yuǎn)距離充電樁,“充電時(shí)間”正成為當(dāng)前新 能源車使用的痛點(diǎn)。對(duì)于補(bǔ)能時(shí)間更短的高功率超充樁,認(rèn)為非常有用、 比較有用、一般有用、可能有用的車主分別達(dá) 18%、32%、24%和 10%, 更高功率的充電體驗(yàn)存在較為堅(jiān)實(shí)的需求基礎(chǔ),而開(kāi)啟新一輪超快充時(shí) 代的 800V 高壓平臺(tái)將成為新能源汽車下一發(fā)展階段中最有潛力的技術(shù) 之一。

2.3. 800V 高壓平臺(tái)還帶來(lái)更好能耗與性能表現(xiàn),提升車型整 體的性價(jià)比

通過(guò)升級(jí)匹配 800V 的電池包,車企采用更小、更便宜和更輕的電池亦 能實(shí)現(xiàn)較好的續(xù)航和充電速度,提高整車性價(jià)比。當(dāng)前動(dòng)力電池重量在 整備質(zhì)量中的占比已達(dá) 20%-28%、占整車成本近 40%,電池重量與容量 已成為影響能耗和整車成本的重要因素,在此背景下與其關(guān)注增加電池 容量解決里程焦慮,更應(yīng)該關(guān)注充電效率與電池性價(jià)比,而 800V 平臺(tái) 可在控制電池包容量的情況下保證更好的效用。如極氪 007 雖采用處于 同級(jí)別車型電池包容量下限的 75 度磷酸鐵鋰電池,但得益于全域 800V 架構(gòu),極氪 007 卻能達(dá)到 688 km 的 CLTC 續(xù)航、最高 500kW 充電功率 和最大充電倍率 4.5C,10%~80% SOC 可實(shí)現(xiàn)充電 15 分鐘增加 500 km 以上續(xù)航。在 800V 平臺(tái)保證續(xù)航和快充性能的同時(shí),采用容量更小的 電池包意味著更輕的整備質(zhì)量使能耗和續(xù)航表現(xiàn)提升。

800V 高壓平臺(tái)還帶來(lái)更高的輸出功率、更少的損耗,從整車角度提升性 能和能耗表現(xiàn)。800V 高壓平臺(tái)下,全車 DCDC、空調(diào)、電機(jī)、電池等器 件都需要重新優(yōu)化設(shè)計(jì)以匹配 800V 高壓環(huán)境,尤其是 800V 架構(gòu)在采 用較 Si MOSFET 更耐高壓、耐高溫、損耗更低的 SiC MOSFET 的情況 下,全車全場(chǎng)景的能量損耗降大大減少,進(jìn)而帶來(lái)更低的能耗和更扎實(shí) 的續(xù)航表現(xiàn)。如采用 800V 架構(gòu)的小鵬 G6 電耗僅為 13.2kWh/100km,較 車重 2 噸左右競(jìng)品 14kWh/100km 電耗水平更低。SiC MOSFET 還能發(fā) 揮 800V 高電壓潛力、大幅提升整車性能。如對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言,根據(jù)功 率公式,更高的電壓也將帶來(lái)更高的輸出功率使電動(dòng)車獲得更快的加速 性能,極氪 007 采用 SiC 后電機(jī)能在 800V 金磚電池最高 16C 放電性能 幫助下實(shí)現(xiàn) 3 秒級(jí)零百加速。

“800V”高壓平臺(tái)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)的機(jī)會(huì)主要集中在 SiC 器件、其他高壓零部 件、充電設(shè)施中。在中上游領(lǐng)域,SiC 相關(guān)器件作為 800V 的標(biāo)準(zhǔn)搭配, 襯底、外延正處于從“卡脖子”向國(guó)產(chǎn)全面替代的進(jìn)軍時(shí)期,良率、工藝 等問(wèn)題的改善將促進(jìn) SiC 相關(guān)器件成本下行,有助于 800V大規(guī)模量產(chǎn)。 除此之外,800V 平臺(tái)對(duì)于車內(nèi)零部件的承壓能力以及用量提出了新的 要求,促進(jìn)電驅(qū)動(dòng)、小三電、高倍率電池、繼電器、熔斷器、薄膜電容、 AFE 芯片等環(huán)節(jié)全面替代,在單車數(shù)量和價(jià)值量上進(jìn)行雙重提升。2022 年以來(lái),隨著眾多車企 800V 高壓車型的推出,代表車型銷量穩(wěn)定上漲, 但高壓車型滲透率提升正同充電樁、充電站建設(shè)不完善的現(xiàn)狀形成較大 矛盾點(diǎn),超快充對(duì)電網(wǎng)電容沖擊的擔(dān)憂亦是高壓車型頗受爭(zhēng)議的限制因 素,針對(duì)基建層面的短板,產(chǎn)業(yè)與各大車企亦正加速研發(fā)和布局 800V 適 配的超快充電設(shè)施。

3.1. 國(guó)產(chǎn) SiC 器件競(jìng)爭(zhēng)力日益提升,車規(guī)級(jí)碳化硅器件開(kāi)啟上 車進(jìn)度

3.1.1. SiC 材料在性能上具備優(yōu)勢(shì)

SiC 是第三代半導(dǎo)體材料,與 Si 材料相比,SiC 在禁帶寬度、擊穿場(chǎng)強(qiáng)、 漂移飽和速度等性能上具備優(yōu)勢(shì),且傳統(tǒng)車載硅基器件往往受到 600V 電壓限制,因此在未來(lái)“800V 高壓平臺(tái)”普及的時(shí)代之下,SiC 器件憑借耐高壓、耐高溫、低損耗特性有望迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化放量階段。

3.1.2. 新能源汽車為導(dǎo)電型碳化硅器件主要應(yīng)用場(chǎng)景,市場(chǎng)規(guī)模占比 超 70%

根據(jù)電阻性能不同,SiC 器件可分為導(dǎo)電型碳化硅功率器件和半絕緣型 碳化硅射頻器件。導(dǎo)電型碳化硅功率器件需要在導(dǎo)電型襯底上生長(zhǎng)出碳 化硅外延,再進(jìn)一步加工成 MOSFET、IGBT 等器件,半絕緣型碳化硅 基射頻器件通過(guò)在半絕緣型碳化硅襯底上生長(zhǎng)出氮化鎵外延,進(jìn)而制成 HEMT 等氮化鎵射頻器件。導(dǎo)電型碳化硅器件主要應(yīng)用于新能源汽車、 光伏、工業(yè)、軌道交通等領(lǐng)域,半絕緣型碳化硅基射頻器件主要應(yīng)用于 5G 通信、車載通信、航空航天等領(lǐng)域。 新能源汽車為導(dǎo)電型碳化硅器件主要應(yīng)用場(chǎng)景,市場(chǎng)規(guī)模占比超 70%。 據(jù) Yole 統(tǒng)計(jì),2022 年導(dǎo)電型碳化硅器件市場(chǎng)規(guī)模 17.94 億美元,并預(yù)計(jì) 2028 年將達(dá)到 89.06 億美元,CAGR 達(dá) 32%;其中,新能源汽車導(dǎo)電型 碳化硅器件市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 12.56 億美元,占總市場(chǎng) 70%。隨著 800V 高壓 平臺(tái)放量,主驅(qū)逆變器、DC/DC 等部件將進(jìn)一步促進(jìn) SiC 器件在新能源 汽車領(lǐng)域的滲透。

3.1.3. 襯底、外延技術(shù)迭代與量產(chǎn)能力是 SiC 器件降本主要限制因素

在 SiC 器件的產(chǎn)業(yè)鏈中,襯底和外延是價(jià)值量最大的兩個(gè)環(huán)節(jié)。

襯底在 SiC 器件成本占比超過(guò) 45%,良率與產(chǎn)能仍為器件發(fā)展的限制 條件,國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)市場(chǎng)份額正逐漸擴(kuò)大。襯底作為 SiC 器件中最具價(jià) 值量的環(huán)節(jié)之一,大部分市場(chǎng)份額常年被海外巨頭占據(jù)。隨著近年國(guó)內(nèi) 襯底企業(yè)在產(chǎn)能和良率上的持續(xù)進(jìn)步,國(guó)產(chǎn)襯底產(chǎn)業(yè)存在較大增長(zhǎng)空間: 日本權(quán)威行業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)富士經(jīng)濟(jì)公布了《2024 年版新一代功率器件&相 關(guān)市場(chǎng)現(xiàn)狀和展望》報(bào)告,報(bào)告測(cè)算得到天岳先進(jìn)導(dǎo)電型碳化硅襯底材 料市場(chǎng)占有率排名全球第二,僅次于 Wolfspeed。通過(guò)國(guó)內(nèi)產(chǎn)能持續(xù)爬坡, 國(guó)際上與英飛凌、博世等海外企業(yè)的陸續(xù)合作,天岳先進(jìn)業(yè)務(wù)的快速發(fā) 展一定程度上反映了我國(guó) SiC 襯底行業(yè)正走向成熟。 拉晶技術(shù)受到限制,大尺寸襯底進(jìn)度仍與國(guó)際廠商存在較大差距。 Wolfspeed 于 2022 年成為全球首個(gè)能實(shí)現(xiàn) 8 英寸 SiC 晶圓量產(chǎn)能力的企 業(yè),而到目前為止,國(guó)內(nèi)廠商在單晶襯底方面仍以 4 英寸、6 英寸為主。 2022 年起,國(guó)內(nèi)部分企業(yè)相繼發(fā)布 8 英寸襯底小批量研制,但尚未實(shí)現(xiàn) 8 英寸襯底的量產(chǎn)。SiC 長(zhǎng)晶的難點(diǎn)主要在于高溫環(huán)境下的工藝控制, SiC 的熔點(diǎn)約為 2700 度,相比之下 Si 的熔點(diǎn)僅在 1410 攝氏度左右,SiC 需要設(shè)備具備承受極高溫度并能長(zhǎng)時(shí)間保持均勻性的特性,這對(duì)設(shè)備以 及拉晶工藝提出了極大的挑戰(zhàn)。

SiC 外延雙寡頭統(tǒng)領(lǐng)全球市場(chǎng)格局,國(guó)內(nèi)龍頭產(chǎn)能處于擴(kuò)張階段,出貨 量已為行業(yè)前列。SiC 外延屬于產(chǎn)業(yè)鏈第二大價(jià)值量環(huán)節(jié),在 SiC 器件 中占據(jù)了 25%以上的成本。從市場(chǎng)格局來(lái)看,Wolfspeed 與昭和電工占 據(jù)全球超過(guò) 90%市場(chǎng)份額;國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)東莞天域、翰天天成多期外延 產(chǎn)能正逐漸投產(chǎn),目前距離國(guó)際產(chǎn)能水平仍有差距,但部分企業(yè)在出貨 量上已經(jīng)展露出一定優(yōu)勢(shì),如翰天天成 2022 年出貨量超 11 萬(wàn)片,已為 市場(chǎng)領(lǐng)先水平。

3.1.4. SiC 器件市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)外巨頭占據(jù),國(guó)內(nèi)廠商加強(qiáng)國(guó)際合作,車 規(guī)級(jí)產(chǎn)品有望爆發(fā)

器件處于 SiC 產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié),同 800V 高壓平臺(tái)直接相關(guān),是影響 800V 車型量產(chǎn)最為關(guān)鍵的因素之一。 歐美日廠商引領(lǐng)全球市場(chǎng),技術(shù)迭代+產(chǎn)線完備打造行業(yè)優(yōu)勢(shì)。根據(jù) Yole 2021 年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),意法半導(dǎo)體、英飛凌、Wolfspeed、羅姆、安森美、三 菱電機(jī)占據(jù) SiC 功率器件 99%市場(chǎng)份額。以業(yè)內(nèi)龍頭意法半導(dǎo)體為例, 該公司占據(jù)全球 41%的市場(chǎng)份額,其下產(chǎn)品包括 SiC 二極管、SiC MOSFET、SiC 模塊和 SiC 晶圓等,覆蓋了從 600V 到 1700V 的不同電 壓等級(jí),其 SiC MOSFET 采用平面技術(shù),目前已有 650 萬(wàn)輛純電動(dòng)汽車 搭載其 SiC MOSFET 產(chǎn)品,應(yīng)用場(chǎng)景包括電驅(qū)逆變器、車載充電機(jī)、 DC/DC 等,將于 2024 年量產(chǎn)第四代產(chǎn)品。

海外廠商加大國(guó)內(nèi)市場(chǎng)布局,國(guó)內(nèi)廠商 SiC 器件廠商機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。 海外廠商起步早,產(chǎn)業(yè)鏈布局完善,目前仍在加大在中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈 布局,對(duì)國(guó)內(nèi)廠商形成了有力競(jìng)爭(zhēng);同時(shí),近年來(lái)業(yè)內(nèi)龍頭廠商逐漸加 強(qiáng)與國(guó)內(nèi)廠商在器件設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)環(huán)節(jié)上的合作,這有利于國(guó)內(nèi)車 載器件廠商技術(shù)迭代與研發(fā),在 SiC 上車起量的關(guān)鍵階段,國(guó)內(nèi)廠商面 臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的局面。國(guó)內(nèi)與國(guó)外廠商在中國(guó)市場(chǎng)同步加大投入 將在未來(lái)推動(dòng)中國(guó)車載 SiC 器件市場(chǎng)迎來(lái)放量階段。

國(guó)內(nèi)企業(yè)設(shè)計(jì)工藝持續(xù)精進(jìn),產(chǎn)能穩(wěn)步爬坡,國(guó)內(nèi) SiC 功率器件迎來(lái)車 規(guī)產(chǎn)品大爆發(fā)。國(guó)內(nèi)頭部 IDM 廠商在產(chǎn)能上持續(xù)擴(kuò)張,并在導(dǎo)通電阻、 開(kāi)關(guān)性能等工藝方面取得進(jìn)展,持續(xù)迭代,助力產(chǎn)品升級(jí)換代。同時(shí), 2023 年國(guó)內(nèi)眾多中小企業(yè)開(kāi)始入局車規(guī)級(jí) SiC MOSFET 產(chǎn)品,其中,導(dǎo) 通電阻最低可達(dá) 6 mΩ,已達(dá)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平,市場(chǎng)中也有越來(lái)越多的 Tier One 和整車廠接受國(guó)產(chǎn)車規(guī) SiC 功率器件,車規(guī) SiC 器件有望迎來(lái)大爆 發(fā)。

3.1.5. 四大“800V”車規(guī)運(yùn)用場(chǎng)景開(kāi)啟 SiC 替代

SiC 器件優(yōu)越的物理特性天然適合 800V 高壓平臺(tái),四大主要運(yùn)用場(chǎng)景 均開(kāi)啟 SiC 替代。根據(jù)英飛凌的測(cè)試,若將電壓提高到 800V,使用 SiC MOSFET 替代 Si-IGBT 有望將系統(tǒng)效率提升 7.6%,SiC 系統(tǒng)在 3kW/L 的功率密度下可實(shí)現(xiàn) 97%的峰值系統(tǒng)效率,而 Si OBC 僅可在 2kW/L 的 功率密度下實(shí)現(xiàn) 95%的效率。相較于硅基材料,SiC 器件體積更小、功 率密度高、耐壓強(qiáng),應(yīng)用在 800V 平臺(tái)中能夠產(chǎn)生更高的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì),可 以達(dá)到充電快和續(xù)航里程遠(yuǎn)的綜合效益,主驅(qū)、DC/DC、OBC、直流充 電樁是未來(lái)規(guī)模應(yīng)用的主要場(chǎng)景。

3.2. 其他高壓零部件將迎來(lái)數(shù)量+質(zhì)量雙提升

電氣平臺(tái)從“400V”到“800V”的轉(zhuǎn)型為電驅(qū)動(dòng)、小三電、高倍率電池以及 繼電器等小型零部件亦帶來(lái)價(jià)值增量,將使得相關(guān)高壓零部件廠商受益。

3.2.1. 高功率、高壓化、集成化是電驅(qū)動(dòng)廠商發(fā)展的主要方向

三合一電驅(qū)動(dòng)目前為市場(chǎng)主流,多合一產(chǎn)品正加速量產(chǎn)。主要電驅(qū)供應(yīng) 商主要有三大類別,第一類是以特斯拉為代表的整車廠自供體系;第二 類是以聯(lián)合電子、博格華納為代表的傳統(tǒng)燃油車 Tier1 轉(zhuǎn)型廠商;第三 類是以匯川技術(shù)、英博爾為代表的工控企業(yè)。目前,三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 已經(jīng)成為市場(chǎng)主流,2022 年市場(chǎng)占比超過(guò) 50%,多合一產(chǎn)品正加速量產(chǎn), 市場(chǎng)占比由 2021 年的 1.2%增加至 2022 年的 7.2%,其中弗迪動(dòng)力、特 斯拉、聯(lián)合電子為國(guó)內(nèi)前三大供應(yīng)商。

高功率、高壓化為電驅(qū)動(dòng)一大發(fā)展方向,能匹配“800V 高壓平臺(tái)”的電驅(qū) +電源集成產(chǎn)品陸續(xù)量產(chǎn)。廣汽埃安夸克、小鵬、匯川技術(shù)等廠商已具備 量產(chǎn)高集成度三合一或多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能力,其適配“800V 高壓平 臺(tái)”的集成產(chǎn)品大部分已使用SiC器件,峰值功率普遍可達(dá)240kW以上。 電機(jī)散熱系統(tǒng)大多數(shù)采取油冷方式,相對(duì)于水冷電機(jī),油冷電機(jī)冷卻效 率高、輕量化、散熱性能好、絕緣性能好,內(nèi)部溫度平均比水冷電機(jī)低 15%。除此之外,比亞迪 e3.0 平臺(tái)、長(zhǎng)安 EDS2-B、東風(fēng)均采取電驅(qū)+電 源集成的方式,形成多合一一體化產(chǎn)品,這些產(chǎn)品均可適配 800V 電壓 平臺(tái)。

3.2.2. 小三電頭部廠商陸續(xù)推出“800V”產(chǎn)品,市場(chǎng)集中度持續(xù)提升

小三電頭部廠商陸續(xù)推出“800V”產(chǎn)品,市場(chǎng)集中度持續(xù)提升。小三電中 需要配套升級(jí)的產(chǎn)品主要是 OBC 與 DC/DC,技術(shù)路線變革主要體現(xiàn)在 SiC 功率器件的替代上。 OBC 與 DC/DC 市場(chǎng)格局較為集中,目前均已開(kāi)啟 800V 布局。從 TOP 企業(yè)類型來(lái)看,新能源乘用車 OBC 與 DC/DC 市場(chǎng)企業(yè)主要為兩大陣營(yíng): 一類是以比亞迪、特斯拉為代表的主機(jī)廠;一類是以威邁斯、英博爾、 信銳科技為代表的第三方供應(yīng)商。目前,第三方龍頭廠商英博爾、威邁 斯、富特科技、欣銳科技等均已推出 800V 高功率小三電產(chǎn)品。根據(jù) NE 研究院統(tǒng)計(jì)的 2022 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng) OBC 裝機(jī)量來(lái)看,市占率前五位分別是 弗迪動(dòng)力(28.66%)、威邁斯(20.44%)、特斯拉(8.61%)、英博爾(8.56%) 和富特科技(8.47%),總體市場(chǎng)較為集中。威邁斯推出的 800V 車載繼 承電源產(chǎn)品已獲得理想、小鵬、零跑等客戶的定點(diǎn)訂單,欣銳科技作為 最早應(yīng)用碳化硅方案的車載電源第三方提供商,已成為比亞迪、小鵬、 極氪供應(yīng)商。隨著800V 車型持續(xù)上量,與之適配的三小電需求將會(huì)持 續(xù)迸發(fā)。

3.2.3. 高倍率電池系統(tǒng)提升充電效率,電池企業(yè)紛紛推出快充方案

高倍率電池系統(tǒng)能大幅提升充電效率,主流電池企業(yè)紛紛推出快充方案。 “800V 高壓平臺(tái)”未來(lái)可達(dá)到 300-500kW 充電功率,若疊加采用高倍率 電池系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)幾分鐘內(nèi)快速補(bǔ)能。目前快充電池以三元體系為主, 頭部廠商可量產(chǎn) 6C 三元?jiǎng)恿﹄姵亍幍聲r(shí)代 2023 年陸續(xù)發(fā)布 CTP3.0 三元麒麟電池、4C 磷酸鐵鋰神行超充電池,均支持 4C 超快充;蜂巢能 源、欣旺達(dá)、中創(chuàng)新航等電池廠商陸續(xù)發(fā)布高倍率電池方案,4C 電池將 成為 800V 車型主流電池,6C 電池也將逐漸嶄露頭角。

3.2.4. 繼電器、熔斷器、薄膜電容、高壓連接器、AFE 芯片數(shù)量+技術(shù) 雙提升

高壓環(huán)境將增加繼電器的使用數(shù)量以及規(guī)格。繼電器的運(yùn)作原理是通過(guò) 小電流來(lái)控制高壓大電流的開(kāi)關(guān),由于目前充電樁大多數(shù)是 400V 充電 樁,因此車企為了兼容低壓直流充電樁充電,往往采取車內(nèi)安裝升壓模 塊的方式升壓充電,作為高壓開(kāi)關(guān)的繼電器用量將增加 1-3 只。除此之 外,高壓環(huán)境下需要把“吹弧磁鐵”的鐵氧體材質(zhì)置換成磁性更強(qiáng)的稀有 金屬,價(jià)格也會(huì)有一定程度的提升。繼電器的技術(shù)壁壘相對(duì)較低,國(guó)內(nèi) 繼電器相關(guān)企業(yè)主要有宏發(fā)股份、比亞迪等,800V 平臺(tái)逐漸普及,將有 利于國(guó)產(chǎn)繼電器廠商銷量提升。

熔斷器技術(shù)升級(jí),激勵(lì)熔斷器迎來(lái)純?cè)隽渴袌?chǎng)。熔斷器是一種與繼電器 配合進(jìn)行電路安全保護(hù)的器件,因此規(guī)格需要與升級(jí)后的繼電器進(jìn)行匹 配。且 800V 環(huán)境的高功率運(yùn)作下,傳統(tǒng)電力熔斷器與繼電器的匹配與 老化問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重,激勵(lì)熔斷器可以識(shí)別異常電流信號(hào)快速切斷銅排, 對(duì)電路實(shí)施主動(dòng)保護(hù),區(qū)別于特斯拉將激勵(lì)熔斷器代替保險(xiǎn)絲的方案, 國(guó)內(nèi) 800V 高壓平臺(tái)高端車型更容易采納激勵(lì)熔斷器電力熔斷器串聯(lián)的 方案,這種方案使得激勵(lì)熔斷器成為高壓車型中的純?cè)隽坎糠帧?薄膜電容用量提升,高耐壓、小型化為主要趨勢(shì)。薄膜電容在新能源車 的主要應(yīng)用是在電控、OBC 與 DC/DC 上,800V 高壓環(huán)境會(huì)使得逆變器 電磁兼容問(wèn)題更嚴(yán)重,因此需要增加薄膜電容用量以消除電磁干擾對(duì)車 內(nèi)其他電子設(shè)備的干擾。除此之外,800V 電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)耐壓度要求增加, 薄膜電容需要通過(guò)介質(zhì)膜薄化、優(yōu)化蒸鍍技術(shù)等方式提高性能。

高壓連接器在高壓環(huán)境中用量得以提升。高壓連接器主要運(yùn)用于大三電 (動(dòng)力電池、電機(jī)、電控)和三小電(DC/DC、車載充電機(jī)、PDU),和 導(dǎo)電線纜同步作用,將電池包的能量傳輸至各個(gè)器件,高壓環(huán)境對(duì)于高 壓力連接器規(guī)格要求提升,用量也隨之增加,高壓架構(gòu)的發(fā)展將使得車 載連接器企業(yè)受益。 電池管理系統(tǒng)中 AFE 芯片用量增加,國(guó)內(nèi)相關(guān)供應(yīng)商尚處于研發(fā)中。 模擬前端(AEF)位于電池監(jiān)控電源(CMU)中,負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)與采集各個(gè) 電芯狀態(tài),支持 BMS 的計(jì)算,總電壓和單體電芯電壓決定了 AFE 芯片 用量,400V 平臺(tái)的串聯(lián)電芯典型數(shù)量為 96 個(gè),而 800V 平臺(tái)的串聯(lián)電 芯典型數(shù)量為 192 個(gè),因此 AFE 芯片用量將大幅增加。

3.3. 車企積極布局 800V 平臺(tái)車型,800V 已成產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)

國(guó)內(nèi) 800V 規(guī)劃日漸活躍,2024 年 800V 車型有望大量爆發(fā)。早在 2015 年,比亞迪發(fā)布的秦 EV300、唐 DM 車型中,就已經(jīng)出現(xiàn)的 800V 平臺(tái) 的端倪,這兩款車型電池額定電壓分別達(dá) 633.6V、712V,和當(dāng)時(shí)的充電 基礎(chǔ)設(shè)施完全無(wú)法匹配,因此高壓概念并未受到市場(chǎng)重視,直到 2019 年 全球首款 800V 平臺(tái)量產(chǎn)車型保時(shí)捷 Taycan Turbo S 問(wèn)世。伴隨著新能 源汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈、補(bǔ)能焦慮日益凸顯,以及 SiC 產(chǎn)業(yè)的不斷成 熟,800V 平臺(tái)車型開(kāi)始逐步活躍于大眾視野。近年來(lái),國(guó)內(nèi)車企在高壓 車型的布局上尤為積極:小鵬在 2022 年推出的 G9、2023 年推出的 G6 和 2024 年將推出的 X9 均標(biāo)配 800V 高壓 SiC 平臺(tái);華為鴻蒙智行全面 加速 800V 高壓動(dòng)力平臺(tái)布局,旗下問(wèn)界 M9、智界 S7 等車型均搭載華 為 800V 高壓平臺(tái);吉利旗下極氪、路特斯等品牌新車型標(biāo)配 800V 架構(gòu) 等。長(zhǎng)期堅(jiān)持高電流路線的特斯拉亦在最新 Cybertruck 車型上選擇擁抱 800V、甚至在 Semi 重卡上采用更高的 1000V 架構(gòu)。800V 已成為中高端 車型未來(lái)在電氣架構(gòu)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)方向。

3.4. 充電設(shè)施建設(shè)痛點(diǎn)突出,車企加大超充建設(shè)布局中

3.4.1. 800V 超充建設(shè)仍處起步階段,部分車企成功探尋超充次優(yōu)解

充電樁可分為慢充、快充、超充三種類型,目前慢充仍為市場(chǎng)主導(dǎo)。交 流充電樁一般為慢充,充電功率在 22kW 以下,直流充電樁功率大于 22kW,其中 60kW-240kW 為快充樁、250kW 以上為超充樁,目前已建 成的充電樁仍然以慢充樁為主導(dǎo)。2023 年中國(guó)充電聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計(jì) 上報(bào)公共充電樁總計(jì) 272.6 萬(wàn)臺(tái),同比增長(zhǎng) 51.7%,其中直流充電樁樁 120.3 萬(wàn)臺(tái),交流充電樁 152.3 萬(wàn)臺(tái),快充樁占比不足 45%??斐浼俺?充基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相比于電動(dòng)汽車技術(shù)的更新?lián)Q代尚顯滯后。

800V 超充建設(shè)當(dāng)前仍處起步階段,部分車企成功探尋超充次優(yōu)解。目前 800V 高壓充電樁主要采取的仍是 2015 年舊版充電國(guó)標(biāo),電流超過(guò) 300A 的公共超充樁僅 2%。除此之外,大部分高壓車型無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持峰值功 率充電,隨著充電時(shí)間增加,系統(tǒng)會(huì)通過(guò)降低電流來(lái)進(jìn)行自我保護(hù)。為 解決這兩大難題,比亞迪另辟蹊徑,采取“雙槍超充”的方式解決短期基 礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足帶來(lái)的問(wèn)題。作為國(guó)內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)可搭載 800V 高壓平臺(tái) 的車企,比亞迪采取的技術(shù)手段與其他新勢(shì)力車企截然不同,騰勢(shì)系列 搭載兩個(gè)國(guó)標(biāo) 400V 并聯(lián)充電口,而底層電池、熱管理模塊采用 800V, N7 車型最大充電功率可達(dá) 230kW。比亞迪還采取了復(fù)合直冷技術(shù),電 池雙面鋪設(shè)制冷板,增大冷卻面積,解決大電流下電池包發(fā)熱的問(wèn)題, 區(qū)別于大多數(shù)通過(guò)提高電壓來(lái)提高充電功率的思路,比亞迪通過(guò)解決底 層電池、熱管理角度入手,實(shí)現(xiàn)了“不挑樁”的目的。

3.4.2. 車企及產(chǎn)業(yè)鏈正積極進(jìn)行超充建設(shè)布局中,800V 超快充建設(shè)未 來(lái)將逐步完善

極氪汽車 800V 超快充樁保有量位居第一,未來(lái)整車廠將加大自建超充 樁布局。截至 2023 年 12 月,吉利旗下極氪汽車自建超快充樁數(shù)量為 2409 根,跟隨其后的分別是蔚來(lái) 1063 根、小鵬 424 根、理想 325 根。 隨著 800V 超充車輛保有量持續(xù)增加,未來(lái)各家車企也將繼續(xù)加大超充 建設(shè)的投入。

產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)積極發(fā)布超充產(chǎn)品。小鵬、理想、蔚來(lái)、埃安等國(guó)內(nèi)主 要新能源車企均已發(fā)布旗下 800V 超充樁產(chǎn)品。如極氪于 2022 年 6 月自 研量產(chǎn) 600 kW 全液冷充電樁極充 V2,2023 年 9 月發(fā)布極充 V3,其單 槍輸出功率最高可達(dá) 800 kW 的同時(shí)由于采用高壓平臺(tái),充電線纜也更 輕便。配套充電站方面,極氪極充站標(biāo)配智能功率共享技術(shù)可根據(jù)每臺(tái) 在充車輛受電情況實(shí)時(shí)智能分配功率,最大化利用功率池,讓每個(gè)樁都 可成為超快充。還采用并柜整合輸出方式將站點(diǎn)周圍變壓器的零散余量 接入多個(gè)功率柜、靈活搭配儲(chǔ)能模塊等方式降低大功率超快充站選址限 制、緩解電網(wǎng)壓力。除此之外,供應(yīng)鏈端亦積極研發(fā)推出 800V 超充樁, 如華為發(fā)布的新一代全液冷超充最高支持 1000V 充電電壓,實(shí)現(xiàn)最大 600 kW 功率。

液冷超充技術(shù)成為行業(yè)競(jìng)逐焦點(diǎn)。傳統(tǒng)快充方案采取風(fēng)冷+自然冷卻的 方式,散熱能力有限,因此需要更粗的銅線來(lái)滿足大功率下系統(tǒng)的散熱 需求,而液冷技術(shù)能夠通過(guò)乙二醇等散熱介質(zhì)提高系統(tǒng)散熱能力,一方面降低安全隱患,另一方面可節(jié)省銅線用量,是超充樁散熱技術(shù)的重要 發(fā)展方向。特斯拉是業(yè)內(nèi)最早部署液冷超充樁的車企,其 V3 款超充樁 單槍可實(shí)現(xiàn) 250kW/600A 充電。從國(guó)內(nèi)來(lái)看,華為數(shù)字能源于 2023 年 12 月表示,將于 2024 年于全國(guó) 340 多個(gè)城市和主要地區(qū)部署超過(guò) 10 萬(wàn) 個(gè)全液冷超快充充電樁,這將帶動(dòng)國(guó)內(nèi)液冷超充企業(yè)業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng),槍線、 模塊、充電樁等相關(guān)環(huán)節(jié)的企業(yè)積極布局,如永貴電器液冷歐標(biāo)直流充 電槍已通過(guò) CE、CB、TUV 認(rèn)證,認(rèn)證充電槍電流規(guī)格達(dá) 500A、電壓達(dá) 1000V;英飛源已量產(chǎn) 640kW 全液冷超充系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn) 800V/600A 超 充。

SiC 技術(shù)于充電樁領(lǐng)域嶄露頭角。大功率充電樁由于需要高頻轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 而會(huì)產(chǎn)生較多轉(zhuǎn)化損耗,SiC 憑借耐高壓、耐高溫、開(kāi)關(guān)頻率快的特性 可以在增加充電樁輸出功率的同時(shí)減少損耗。由于 SiC 成本仍然為其應(yīng) 用于充電樁的一大限制因素,且 400kW 超大功率充電樁本身存在一定 技術(shù)難度,因此超大功率充電設(shè)備的 SiC 滲透率并不高。2024 年以來(lái), 國(guó)內(nèi)外企業(yè)陸續(xù)發(fā)布 SiC 超充產(chǎn)品,如能效電氣發(fā)布 U60 快充樁、S600 全液冷超充產(chǎn)品,均采用自研的 SiC 液冷超充模塊;思特克宣布其最新 開(kāi)發(fā)的 11kW/22kW/43kW 直流充電樁搭載了 SiC 技術(shù);荷 蘭企業(yè) Kempower 宣布旗下全部產(chǎn)品推出采用 SiC 技術(shù)的充電樁平臺(tái),且與 Milence 簽訂合同,為其提供重型 SiC 直流充電解決方案。隨著未來(lái) SiC 成本下行以及超快充電樁技術(shù)的突破,SiC 在充電樁上的應(yīng)用將會(huì)逐漸 廣闊。

超充建站層面,主流智能汽車車企均已公布龐大的超充站建設(shè)計(jì)劃,未 來(lái)數(shù)年內(nèi) 800V 配套超充站有望在國(guó)內(nèi)大規(guī)模建設(shè)、普及。蔚來(lái)提出在 2023 年提前達(dá)成“千站”計(jì)劃后,要在 2024 年再新建 1000 座換電站、布 局 2 萬(wàn)根充電樁。小鵬汽車規(guī)劃至 2025 年底前建成 3000 座超快充站, 至 2027 年底之前建成 5000 座超快充站,覆蓋國(guó)內(nèi)百城。理想發(fā)布電能 戰(zhàn)略,計(jì)劃至 2023 年,布局 300 個(gè) 5C 超充站,至 2025 年,布局 1000+ 個(gè) 5C 超充站,實(shí)現(xiàn)對(duì) 90%國(guó)家級(jí)干線高速的覆蓋。極氪發(fā)布“千站萬(wàn)樁” 計(jì)劃:2024 年累計(jì)建設(shè) 1000 個(gè)極充站、2026 年累計(jì)建設(shè) 10000 根極充 樁。華為數(shù)字能源總裁侯金龍?jiān)?2023 世界新能源汽車大會(huì)(WNEVC) 表示計(jì)劃于 2024 年率先在全國(guó) 340 多個(gè)城市和主要公路部署超過(guò) 10 萬(wàn) 個(gè)華為全液冷超充樁。800V 相關(guān)基建在未來(lái)大量建設(shè)將為 800V 平臺(tái)在 新能源產(chǎn)業(yè)普及滲透提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4.1. 國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)已完成相應(yīng)準(zhǔn)備,為 800V落地掃清快充技術(shù)和 基建障礙

現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及高壓路線尚處于逐步推進(jìn)的起量階段,基建不足 和成本壓力是主要的挑戰(zhàn)。區(qū)別于國(guó)內(nèi)“800V”熱潮,特斯拉則選擇持續(xù) 走“大電流”路線,除部分皮卡車型外,其主力車型依舊保持 400V 架構(gòu)。 一方面,特斯拉 V3 樁已形成大規(guī)模建設(shè),大電流模式下已具備規(guī)模優(yōu) 勢(shì)。另一方面,特斯拉目前的戰(zhàn)略規(guī)劃著重于提高產(chǎn)量,高功率超充電樁建設(shè)、車內(nèi)高壓器件替換將面臨短期內(nèi)較大成本壓力,因此或基于總 體經(jīng)濟(jì)效益的考量,尚未在其主流車型 Model3、Model Y 等系列中布局 800V。

4.1.1. 充電基礎(chǔ)設(shè)施缺乏、電網(wǎng)壓力是 800V 車型的第一大阻礙

大功率超充電樁成本壓力較大,一樁多槍不利于單車充電效率的提升。 大功率充電電線發(fā)熱量大,需要使用液冷充電槍快速降溫,而液冷充電 槍成本較高,華為全液冷充電樁市場(chǎng)價(jià)在 60 萬(wàn)元以上,對(duì)比傳統(tǒng)風(fēng)冷充 電樁市場(chǎng)價(jià)僅需 3-5 萬(wàn)元。同時(shí),超充樁往往采取“一樁多槍”的形式, 對(duì)功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配,但在能為多臺(tái)電車充電的同時(shí)也降低了單車獨(dú)享 大功率的機(jī)會(huì)。

充電樁運(yùn)營(yíng)商投資回收期長(zhǎng),充電樁使用率低,盈利能力備受壓力。充 電樁的直接管理者是運(yùn)營(yíng)商,運(yùn)營(yíng)商的盈利主要來(lái)自服務(wù)費(fèi)、電力差價(jià)、 補(bǔ)貼、增值服務(wù)等。其中,收取充電費(fèi)用以及服務(wù)費(fèi)是主要的利潤(rùn)來(lái)源, 而充電樁前期投入成本高,投資回收期長(zhǎng)、充電樁利用率較低。此外, 長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)家對(duì)于充電設(shè)施建設(shè)的補(bǔ)貼為落實(shí)到實(shí)際運(yùn)營(yíng)中,部分企業(yè) 會(huì)選擇租金成本更低而非需求更旺盛的地段進(jìn)行建設(shè),不少充電樁由于 疏于維護(hù)成為無(wú)法使用的“僵尸樁”。 電網(wǎng)壓力增大,電網(wǎng)配合建設(shè)是一道長(zhǎng)久艱難的工程。電動(dòng)汽車充電形 成的最高電力負(fù)荷于 2023 年有望達(dá)到 1 億千瓦,已占到目前全國(guó)最高 電力負(fù)荷 12 億千瓦的 5%。而 800V 超充樁充電功率能達(dá) 400-500kW, 是目前主流快充樁的 4-6 倍,因此 800V 車型的普及將對(duì)配網(wǎng)承載力以 及儲(chǔ)能站的配備造成較大壓力。高壓電動(dòng)汽車的規(guī)模化普及不僅需要充 電樁的升級(jí)換代,還需要大范圍的充電生態(tài)網(wǎng)支持,并根據(jù)電網(wǎng)錯(cuò)峰充 電,更為理想的方式是汽車能在不運(yùn)行的時(shí)候反向?yàn)殡娋W(wǎng)送電,達(dá)到良 好穩(wěn)定的電力供給,這將是一項(xiàng)長(zhǎng)期而偉大的工程。

4.1.2. 回顧充電樁發(fā)展首波浪潮,快充建設(shè)將成未來(lái)產(chǎn)業(yè)主攻方向

新能源汽車的迭代往往是需求先行,伴隨政策的引導(dǎo)而后基建起,借鑒 歷史經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將通過(guò)時(shí)間換空間的方式漸漸達(dá)成。綠色轉(zhuǎn)型是國(guó)家能源戰(zhàn)略大勢(shì)所趨,電車是解決我國(guó)石油自給問(wèn)題的一 大抓手,而新能源車型續(xù)航、充電慢是自新能源車誕生以來(lái)不變的需求 痛點(diǎn),頻頻出臺(tái)的相關(guān)政策也在圍繞這個(gè)痛點(diǎn)展開(kāi)。 2006-2015 年屬于充電設(shè)施建設(shè)萌芽時(shí)期,充電基礎(chǔ)建設(shè)落后于電車推 出,政策引導(dǎo)下充電樁行業(yè)逐漸形成。2004 年比亞迪推出國(guó)內(nèi)二十一世 紀(jì)第一款新能源(純電+混動(dòng))車型,而第一個(gè)充電站建設(shè)于兩年后的深 圳,2006 年中國(guó)才正式開(kāi)啟“電動(dòng)汽車”時(shí)代。2008-2009 年,江淮、北 汽開(kāi)始陸續(xù)推出新能源車型,彼時(shí)新能源車型最受詬病的一點(diǎn)就是基礎(chǔ) 充電設(shè)施少,充電標(biāo)準(zhǔn)、充電接口不統(tǒng)一,此時(shí)國(guó)內(nèi)僅有一座商業(yè)運(yùn)營(yíng) 充電站,為解決這一難題,比亞迪 F3DM 上市,這是國(guó)內(nèi)第一款可以直 接用家用 220V 電源充電的新能源汽車。2011 年國(guó)家主導(dǎo)大規(guī)模建設(shè), 國(guó)家電網(wǎng)示范項(xiàng)目開(kāi)啟;2014 年-2015 年,陸續(xù)推出促進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施 的配套政策,開(kāi)始大力支持電樁行業(yè)發(fā)展,首次將新能源汽車購(gòu)置環(huán)節(jié) 與充電設(shè)施補(bǔ)貼掛鉤,并于《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020 年)》中提出到 2020 年車樁比達(dá)到 1:1 的目標(biāo),隨后民間資本進(jìn)入市 場(chǎng),誕生了特來(lái)電、星星充電等優(yōu)秀民企。

2016-2022 年,電動(dòng)汽車進(jìn)入高速滲透時(shí)期,充電設(shè)施也隨之高增,續(xù)航 充電問(wèn)題痛點(diǎn)顯著,政策車企齊發(fā)力。隨著近年來(lái)電車高速滲透,2022 年,國(guó)家正式將充電樁建設(shè)納入七大“新基建”的范疇,充電樁建設(shè)開(kāi)啟 高速增長(zhǎng)。進(jìn)入 2023 年,高壓車型逐步出現(xiàn)在大眾視野,充電樁配套問(wèn) 題逐漸突出,政策端持續(xù)催化,車企著手布局超充樁建設(shè)。2023 年 4 月 28 日中央政治局會(huì)議中首次將充電樁工作放在首位提及,并在 5 月 5 日 國(guó)常會(huì)通過(guò)加快推進(jìn)充電時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn),促進(jìn)未來(lái)配套充 電樁建設(shè)與電車增速逐漸匹配。

4.2. 電氣系統(tǒng)及零部件制造成本尚處高位是 800V發(fā)展的第二大障礙,“半 800V”成為主流的性價(jià)比方案

800V 配套零部件均需更新?lián)Q代,短期內(nèi)成本壓力高漲。800V 高壓平臺(tái) 對(duì)全車零部件的抗壓能力和熱管理能力提出了新的要求,在高壓部件的 規(guī)格、技術(shù)、用量上得到提升,在成本上給了整車廠較大的壓力。具體 來(lái)看,電控功率器件 Si IGBT 到 SiC 功率器件的替換將帶來(lái)最大增量, SiC 目前成本大概是 Si 器件的 2-4 倍,電控功率器件的替換將帶了大約 2300 元的價(jià)值增量;小三電如 OBC、DC/DC 等也是 SiC 器件替代的主 要場(chǎng)景,電壓多樣化將增加 DC/DC 的用量;繼電器、熔斷器、薄膜電 容、金屬軟磁粉芯、高壓連接器均面臨用量、規(guī)格雙重提升,400V 平臺(tái) 升級(jí)為 800V 高壓平臺(tái)或?qū)⒑嫌?jì)增加整車成本約 4090 元。

為應(yīng)對(duì)電氣系統(tǒng)帶來(lái)升級(jí)的成本壓力,很多主機(jī)廠采取如前文所述新增 400V-800V DCDC 升壓、400V 動(dòng)力電池串并聯(lián)等半 800V 架構(gòu)作為高性 價(jià)比的過(guò)渡方案。如保時(shí)捷 Taycan,車內(nèi)存在 800V、400V、48V、12V 四個(gè)電氣架構(gòu),通過(guò)配備 3 個(gè) DC/DC 降壓為車內(nèi)低壓系統(tǒng)提供用電; 現(xiàn)代 Loniq 5 同樣通過(guò) DC/DC 模塊滿足車內(nèi) 12V 架構(gòu)的需要;奧迪 PPE 則采取 400V 動(dòng)力電池串并聯(lián)的方式,通過(guò)“組合充電”技術(shù),在充電時(shí) 自動(dòng)將 800V 電池切換成兩個(gè)額定電壓 400V 的電池并聯(lián)的形式進(jìn)行充 電,而不再需要額外升壓器。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)眾多車廠中,采取全域“800V”的車企屈指可數(shù)。從技術(shù)架構(gòu)來(lái) 看,小鵬 G9 在車載電器上采用了美的旗下威靈公司量產(chǎn)的 800V 碳化 硅空調(diào)壓縮機(jī),且為了兼容 400V 充電樁,采取電驅(qū)升壓技術(shù),僅通過(guò) 一個(gè)傳統(tǒng)的 DC/DC 支持車內(nèi)傳統(tǒng)用電器的降壓使用。智己 LS6 是 2023 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)“全域 800V雙碳化硅平臺(tái)”的車型,極速 252km/h、零百<3.5s, 5 分鐘最多可迅速增加 200km 續(xù)航。極氪 2024 年 2 月推出 2024 款極氪 001,該車型從核心三電到熱管理,每個(gè)器件都適配 800V 以上電壓。全 域“800V”方案的商業(yè)化落地將是車企未來(lái)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

4.3. 掃清障礙后,未來(lái) 800V 高壓平臺(tái)下沉市場(chǎng)空間廣闊

激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)背景下,“800V”車型價(jià)格正向 20 萬(wàn)級(jí)別車型下沉。早期 上線的 800V 車型主要集中于 30 萬(wàn)元以上的中高端汽車。最早上線的 800V 車型為保時(shí)捷 Taycan,2021 年 7 月上市,售價(jià)在 89.8-183.8 萬(wàn), 而后國(guó)內(nèi)車企開(kāi)啟 800V 布局,已上市的車型普遍售價(jià)在 30 萬(wàn)元以上, 僅小鵬 G6、智己 LS6、華為智界 S7、極氪 7 系列、星圖 ES 價(jià)格在 30 萬(wàn)元以內(nèi)。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)背景下,根據(jù)各家車企官宣 800V 車 型進(jìn)展中來(lái)看,未來(lái) 1-2 年將是 800V 車型量產(chǎn)階段,且價(jià)格普遍降至 30 萬(wàn)以內(nèi),800V 車型未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)中低端車型加速滲透進(jìn)而迎來(lái)更廣 闊的發(fā)展空間。


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